CN112242725B - 无线充电装置、方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种无线充电装置、方法及系统。该无法充电装置包括：充电接口；无线发射电路，用于将电源提供装置输出的电能转换为电磁信号进行发射，以为待充电设备进行无线充电；以及控制模块，用于通过无线发射电路与待充电设备通信，确定待采用的无线充电模式为第一无线充电模式或第二无线充电模式；控制模块还用于在第一无线充电模式下，周期检测是否发生退出第一无线充电模式的情况；当检测到发生了退出第一无线充电模式的情况时，调整当前的无线充电模式为第二无线充电模式。

Description

无线充电装置、方法及系统
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，具体而言，涉及一种无线充电装置、方法及系统。
背景技术
随着无线充电技术的普及，越来越多的电子设备都支持无线充电或者无线传输功能。但目前的无线充电技术，由于控制流程设计不合理，尤其是作为连接电源适配器与待充电设备的无线充电底座的充电控制流程不合理，使其无法快速协调其与电源适配器之间以及其与待充电设备之间充电模式的合理适配，导致无线充电速度慢及发热严重等问题。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种无线充电装置、方法及系统。
本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。
根据本发明的一方面，提供一种无线充电装置，包括：充电接口；无线发射电路，用于将通过所述充电接口接收的、电源提供装置输出的电能转换为电磁信号进行发射，以为待充电设备进行无线充电；以及控制模块，分别与所述充电接口和所述无线发射电路电连接，用于通过所述无线发射电路与所述待充电设备通信，确定待采用的无线充电模式；其中，所述无线充电模式包括：第一无线充电模式和第二无线充电模式，所述无线发射电路在所述第一无线充电模式下的输出功率大于在所述第二无线充电模式下的输出功率；其中，所述控制模块还用于在所述第一无线充电模式下，周期检测是否发生退出所述第一无线充电模式的情况；当检测到发生了退出所述第一无线充电模式的情况时，调整当前的所述无线充电模式为所述第二无线充电模式。
根据本发明的一实施方式，所述控制模块还用于当接收到所述待充电设备发送的第一无线充电模式请求，且所述电源提供装置的类型为第一类型或第二类型时，请求所述电源提供装置工作于第一充电模式；其中，所述第一类型的电源提供装置的最大输出功率大于所述第二类型的电源提供装置的最大输出功率；所述电源提供装置工作于所述第一充电模式时，其输出的电能的功率大于或等于所述第一无线充电模式需要的充电功率。
根据本发明的一实施方式，所述控制模块用于检测所述充电接口的当前端口类型是否为标准下行端口；当检测到所述当前端口类型不为所述标准下行端口时，通过负载控制信号打开连接于所述电源提供装置与所述控制模块之间的负载，并向所述电源提供装置发送第一充电模式请求；当没有在预设时间内接收到所述电源提供装置发送的第一充电模式响应时，确定所述电源提供装置的类型为第三类型；当在所述预设时间内接收到所述第一充电模式响应时，根据接收到的所述电源提供装置发送的数据帧的信息头确定所述电源提供装置的类型为第一类型或第二类型；其中，所述第一类型的电源提供装置与所述第二类型的电源提供装置的最大输出功率均大于所述第三类型的电源提供装置的最大输出功率。
根据本发明的一实施方式，所述第一充电模式请求包括：请求所述电源提供装置提供大于预设第一电流值的输出电流且向所述电源提供装置发送预设第一数量的方波信号。
根据本发明的一实施方式，所述第一充电模式响应包括：所述负载的电流大于所述预设第一电流值且接收到大于预设第二数量的上升沿中断信号。
根据本发明的一实施方式，所述装置还包括：电压转换模块，分别与所述无线发射电路、所述控制模块及所述充电接口电连接；在所述第一无线充电模式下，所述电压转换模块通过所述控制模块发送的第二使能信号而启动；所述电压转换模块用于根据所述控制模块发送的电压调整信号调整提供给所述无线发射电路的输出电压。
根据本发明的一实施方式，所述控制模块还用于周期地通过所述无线发射电路接收所述待充电设备反馈的电压调整值；根据所述电压调整值，确定需要调整的输出电压；将所述需要调整的输出电压通过所述电压调整信号发送给所述电压转换模块。
根据本发明的一实施方式，所述控制模块还用于在调整当前的所述无线充电模式为所述第二无线充电模式后，通过所述第二使能信号关闭所述电压转换模块，并通过与所述电源提供装置通信，复位所述电源提供装置，以使所述电源提供装置的充电模式被设置为第二充电模式。
根据本发明的一实施方式，退出所述第一无线充电模式的情况包括以下至少一种：接收到所述连接断开信号、所述待充电设备的电池被充满及所述待充电设备的充电电流小于预设的第二电流值。
根据本发明的另一方面，提供一种无线充电方法，应用于无线充电装置，包括：通过所述无线充电装置中的无线发射电路与待充电设备通信，确定待采用的无线充电模式，所述无线充电模式包括：第一无线充电模式和第二无线充电模式，所述无线发射电路在所述第一无线充电模式下的输出功率大于在所述第二无线充电模式下的输出功率；当当前无线充电模式为所述第一无线充电模式时，周期检测是否发生退出所述第一无线充电模式的情况；以及当检测到发生了退出所述第一无线充电模式的情况时，调整当前的所述无线充电模式为所述第二无线充电模式。
根据本发明的一实施方式，所述方法还包括：当接收到所述待充电设备发送的第一无线充电模式请求，且所述电源提供装置的类型为第一类型或第二类型时，请求所述电源提供装置工作于所述第一充电模式；其中，所述第一类型的电源提供装置的最大输出功率大于所述第二类型的电源提供装置的最大输出功率；所述电源提供装置工作于所述第一充电模式时，其输出的电能的功率大于或等于所述第一无线充电模式需要的充电功率。
根据本发明的一实施方式，通过所述无线充电装置中的充电接口与所述电源提供装置通信，确定所述电源提供装置的类型包括：检测所述充电接口的当前端口类型是否为标准下行端口；当检测到所述当前端口类型不为所述标准下行端口时，通过负载控制信号打开连接于所述电源提供装置与所述控制模块之间的负载，并向所述电源提供装置发送第一充电模式请求；当没有在预设时间内接收到所述电源提供装置发送的第一充电模式响应时，确定所述电源提供装置的类型为第三类型；以及当在所述预设时间内接收到所述第一充电模式响应时，根据接收到的所述电源提供装置发送的数据帧的信息头确定所述电源提供装置的类型为第一类型或第二类型；其中，所述第一类型的电源提供装置与所述第二类型的电源提供装置的最大输出功率均大于所述第三类型的电源提供装置的最大输出功率。
根据本发明的一实施方式，所述第一充电模式请求包括：请求所述电源提供装置提供大于预设第一电流值的输出电流且向所述电源提供装置发送预设第一数量的方波信号。
根据本发明的一实施方式，所述第一充电模式响应包括：所述负载的电流大于所述预设第一电流值且接收到大于预设第二数量的上升沿中断信号。
根据本发明的一实施方式，所述方法还包括：当确定当前的无线充电模式为所述第一无线充电模式时，通过向所述无线充电装置中的电压转换模块发送第二使能信号，启动所述电压转换模块。
根据本发明的一实施方式，所述方法还包括：周期地通过所述无线发射电路接收所述待充电设备反馈的电压调整值；根据所述电压调整值，确定需要调整的输出电压；以及将所述需要调整的输出电压通过所述电压调整信号发送给所述电压转换模块。
根据本发明的一实施方式，所述方法还包括：在调整当前的所述无线充电模式为所述第二无线充电模式后，通过所述第二使能信号关闭所述电压转换模块，并通过与所述电源提供装置通信，复位所述电源提供装置，以使所述电源提供装置的充电模式被设置为第二充电模式。
根据本发明的一实施方式，退出所述第一无线充电模式的情况包括以下至少一种：接收到所述连接断开信号、所述待充电设备的电池被充满及所述待充电设备的充电电流小于预设的第二电流值。
根据本发明的再一方面，提供一种无线充电系统，包括：上述任意一种无线充电装置、待充电设备及电源提供装置；其中，所述无线充电装置用于将输入的电能转换成电磁信号进行发射，为所述待充电设备进行无线充电；所述电源提供装置用于为所述无线充电装置提供所述输入的电能。
根据本发明实施方式提供的无线充电装置，通过控制流程，可以快速协调待充电设备与电源提供装置之间充电模式的适配，使待充电设备可以快速地进入快速无线充电模式(如上述的第一无线充电模式)，加快待充电设备的充电速度；此外，在快速无线充电模式下，周期检测是否发生退出该快速无线充电模式的情况，一旦发生这些情况，立刻恢复到标准无线充电模式，以避免因输出大功率而产生电能浪费。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
图1是根据一示例性实施方式示出的一种无线充电装置的框图。
图2是根据一示例性实施方式示出的一种无线充电系统的结构示意图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种无线充电装置的框图。
图4是根据一示例性实施方式示出的一种无线充电方法的流程图。
图5是根据一示例性实施例示出的另一种无线充电方法的流程图。
图6是根据一示例性实施例示出的再一种无线充电方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本发明的各方面变得模糊。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接，也可以通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
无线充电过程中，一般将电源提供装置(如适配器)与无线充电装置(如无线充电底座)相连，并通过该无线充电装置将电源提供装置的输出功率以无线的方式(如电磁信号或电磁波)传输至待充电设备，对待充电设备进行无线充电。
按照无线充电原理不同，无线充电方式主要分为磁耦合(或电磁感应)、磁共振以及无线电波三种方式。目前，主流的无线充电标准包括QI标准、电源事务联盟(PowerMatters Alliance,PMA)标准、无线电源联盟(Alliance for Wireless Power,A4WP)。QI标准和PMA标准均采用磁耦合方式进行无线充电。A4WP标准采用磁共振方式进行无线充电。
图1是根据一示例性实施方式示出的一种无线充电装置的框图。
如图1所示的无线充电装置10例如可以是无线充电底座。参考图1，无线充电装置10包括：充电接口102、控制模块104及无线发射电路108。
图2是根据一示例性实施方式示出的一种无线充电系统的结构示意图。如图2所示，无线充电系统1包括：电源提供装置11、无线充电装置10及待充电设备13。需要说明的是，为简化附图，图2中的无线充电装置10未示出具体结构。关于无线充电装置10的具体结构可以参见图1所示。
下面联合参考图1与图2，详细说明无线充电装置10。
无线充电装置10通过充电接口102与电源提供装置11(如电源适配器、移动电源等设备)连接，接收电源提供装置11输出的电能。
充电接口102例如可以为USB 2.0接口、Micro USB接口或USB TYPE-C接口。在一些实施例中，充电接口102还可以为lightning接口，或者其他任意类型的能够用于充电的并口或串口。
无线发射电路108用于将电源提供装置11输出的电能转换成电磁信号(或电磁波)进行发射，以为待充电设备13(如终端设备)进行无线充电。例如，无线发射电路108可以包括：无线发射驱动电路和发射线圈(或发射天线)。无线发射驱动电路用于将电源提供装置11输出的直流电转换成高频的交流电，并通过发射线圈或发射天线将该高频交流电转换成电磁信号(或电磁波)发射出去。
待充电设备13例如可以是终端或通信终端，该终端或通信终端包括但不限于被设置成经由有线线路连接，如经由公共交换电话网络(public switched telephonenetwork，PSTN)、数字用户线路(digital subscriber line，DSL)、数字电缆、直接电缆连接，以及/或另一数据连接/网络和/或经由例如，针对蜂窝网络、无线局域网(wirelesslocal area network，WLAN)、诸如手持数字视频广播(digital video broadcastinghandheld，DVB-H)网络的数字电视网络、卫星网络、调幅-调频(amplitude modulation-frequency modulation,AM-FM)广播发送器，以及/或另一通信终端的无线接口接收/发送通信信号的装置。被设置成通过无线接口通信的通信终端可以被称为“无线通信终端”、“无线终端”以及/或“移动终端”。移动终端的示例包括，但不限于卫星或蜂窝电话；可以组合蜂窝无线电电话与数据处理、传真以及数据通信能力的个人通信系统(personalcommunication system，PCS)终端；可以包括无线电电话、寻呼机、因特网/内联网接入、Web浏览器、记事簿、日历以及/或全球定位系统(global positioning system，GPS)接收器的个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)；以及常规膝上型和/或掌上型接收器或包括无线电电话收发器的其它电子装置。此外，该终端还可以包括但不限于诸如电子书阅读器、智能穿戴设备、移动电源(如充电宝、旅充)、电子烟、无线鼠标、无线键盘、无线耳机、蓝牙音箱等具有充电功能的可充电电子设备。
控制模块104例如可以通过微控制单元(Micro Control Unit，MCU)实现。控制模块104分别与充电接口102和无线发射电路108电连接，用于在无线充电装置10对待充电设备13进行无线充电过程中，分别与待充电设备13及电源提供装置11进行通信。
无线充电装置10(控制模块104)可以与电源提供装置11之间进行通信，例如可以通过充电接口102进行通信，而无需设置额外的通信接口或其他无线通信模块，这样可以简化无线充电装置10的实现。如充电接口102为USB接口，无线充电装置10(控制模块104)与电源提供装置11可以基于该USB接口中的数据线(如D+和/或D-线)进行通信。又如充电接口102为支持功率传输(Power Delivery，PD)通信协议的USB接口(如USB TYPE-C接口)，无线充电装置10(控制模块104)与电源提供装置11可以基于PD通信协议进行通信。
此外，无线充电装置10(控制模块104)还可以通过除充电接口102之外的其他通信方式与电源提供装置通信连接。例如，无线充电装置10(控制模块104)可以以无线的方式与电源提供装置11进行通信，如近场通讯(Near Field Communication，NFC)等。
控制模块104可以与待充电设备13之间通过无线方式进行通信，本发明对无线充电装置10与待充电设备13之间的通信方式和通信顺序不做限定。例如，可以为单向的无线通信，也可以为双向的无线通信。可以为由待充电设备13发起的通信，也可以是由无线充电装置10发起的通信。在该无线通信过程中，待充电设备13可将待发送信息耦合到无线接收电路131的接收线圈上，从而发送至无线发射电路108的发射线圈上，再由无线发射电路108将解耦下来的信息发送给控制模块104。相反地，在双向通信中，无线充电装置10可将待发送信息耦合到无线发射电路108的发射线圈上，以发送至待充电设备13的无线接收电路131的接收线圈上，再由待充电设备13的无线接收电路131的接收线圈进行解耦。
或者，无线充电装置10还可以通过蓝牙、WiFi、移动蜂窝网络通信(如2G、3G、4G或5G)、无线通信(如lEEE 802.11、802.15(WPANs)、802.16(WiMAX)、802.20等)、基于高频天线(如60GHz)的近距离无线通信、光通信(如红外线通信)、超声波通信、超宽带(UMB)通信等通信方式中的至少一种与待充电设备13进行通信。可以理解的是，通过上述的通信方式进行通信时，待充电设备13及无线充电装置10还包括相应的通信模块，如蓝牙通信模块、WiFi通信模块、2G/3G/4G/5G移动通信模块、高频天线、光通信模块。超声波通信模块、超宽带通信模块等中的至少一个。应理解，上述的无线通信可采用的标准包括以往的和现有的标准，在不背离本公开范围的前提下，还包括采用这些标准的未来版本和未来标准。通过上述的无线通信方式进行通信，可提高通信的可靠性，由此提高充电安全性。相比于相关技术(例如，Qi标准)中通过信号调制的方式将反馈信息耦合到无线接收电路131的接收线圈进行通信的方式，可提高通信的可靠性，且可避免采用信号耦合方式通信带来的电压纹波，影响待充电设备13的第一电压转换电路132的电压处理过程。此外，对于无线接收线圈输出时的电压纹波，如果不对纹波进行有效处理则可能导致无线充电安全问题，存在一定的安全隐患。通过上述的无线通信方式进行通信，则可消除电压纹波，从而可省去用于处理电压纹波的电路，降低待充电设备13的充电电路的复杂性，提高充电效率，节省电路设置空间，降低成本。
图3是根据一示例性实施例示出的一种无线充电装置的框图。如图3所示，充电接口102例如被实施为USB连接头，控制模块104例如被实施为微控制器，无线发射电路108例如被实施为发射芯片。其中，充电接口102与控制模块104之间通过数据线D+/D-进行数据通信，此外控制模块104还与充电接口102的电源线电连接，也即控制模块104由充电接口102供电，每次无线充电装置10重新上电，控制模块104均会重新运行。控制模块104与无线发射电路108之间通过I2C clk引脚、I2C data引脚、IDT_connect引脚及IDT_en引脚连接。其中I2C clk引脚用于传输时钟信号，I2C data引脚用于传输数据，IDT_connect及IDT_en均为信号引脚，用于发送信号。
下面结合图1-图3，说明无线充电装置10中的控制模块104如何对无线充电流程进行控制。
当接收到电源提供装置11提供的电能(也即无线充电装置10被上电)时，控制模块104用于通过向无线发射电路108发送第一使能信号(例如为通过图3中所示的IDT_en引脚发送的信号)，启动无线发射电路108。之后，控制模块104通过充电接口102与电源提供装置11通信(如通过图3所示的数据线D+/D-进行数据通信)，确定电源提供装置11的类型；当接收到无线发射电路108发送的连接通知信号(例如为无线发射电路108通过图3所示的IDT_connect引脚发送的、被置为高电平的信号)时，通过无线发射电路108与待充电设备11通信(如通过图3所示的I2C data引脚发送的数据进行通信)，确定当前的无线充电模式。
无线充电模式例如可以包括第一无线充电模式和第二无线充电模式。第一无线充电模式可为快速无线充电模式。第二无线充电模式可以称为普通无线充电模式。无线充电装置10在第一无线充电模式下对待充电设备13的充电速度快于无线充电装置10在第二无线充电模式下对待充电设备13的充电速度。换句话说，相较于工作在第二无线充电模式下的无线充电装置10来说，工作在第一无线充电模式下的无线充电装置10充满相同容量的待充电设备13中的电池的耗时更短。
普通无线充电模式可以指无线充电装置10的发射功率较小(通常小于15W，常用的发射功率为5W或10W)的无线充电模式。例如可以是传统的基于QI标准、PMA标准或A4WP标准的无线充电模式。在普通无线充电模式下想要完全充满一较大容量电池(如3000毫安时容量的电池)，通常需要花费数个小时的时间。
快速无线充电模式下，无线充电装置10的发射功率相对较大(通常大于或等于15W，如15～25W)。相较于普通无线充电模式而言，无线充电装置10在快速无线充电模式下完全充满相同容量电池所需要的充电时间能够明显缩短、充电速度更快。
无线充电装置10被启动后，默认工作在第二无线充电模式下。控制模块104会周期性地接收待充电设备13发送的指令，这些指令用于确定是否需要调整当前的无线充电模式，例如是否需要将当前的第二无线充电模式调整为第一无线充电模式。
电源提供装置11的类型按照其可输出的最大功率划分，可以包括：第一类型、第二类型及第三类型。其中第一类型的电源提供装置11的最大输出功率最高，例如可以为50W(10V/5A)；第二类型的电源提供装置11的最大输出功率次之，例如可以为20W(5V/4A)；第三类型的电源提供装置的最大输出功率最低，例如可以为5W或10W。
三种类型的电源提供装置11在向无线充电装置10提供电能时，也可以包括两种充电模式：第一充电模式与第二充电模式。其中，第一充电模式如可以为快速充电模式，第二充电模式如可以为普通充电模式。
普通充电模式是指电源提供装置11输出相对较小的电流值(通常小于2.5A)或者向无线充电装置10输出相对较小的功率(通常小于15W，如5W/10W)。相较于普通充电模式而言，电源提供装置11在快速充电模式下的输出功率更高，如上述的20W、50W等。
第一类型和第二类型的电源提供装置11可以分别支持第一充电模式与第二充电模式，而第三类型的电源提供装置11仅支持第二充电模式，即普通充电模式。
需要说明的是，上述的无线充电装置10与待充电设备13之间采用的无线充电模式需要和无线充电装置10与电源提供装置11之间采用的充电模式相匹配，如电源提供装置11工作于第一充电模式时，其输出电能的功率应大于或等于无线充电装置在第一无线充电模式下需要的充电功率。待充电设备13如果请求上述的第一无线充电模式，则待充电设备13首先需要与无线充电装置10通信，确定电源提供装置11的类型为第一类型或第二类型。
此外，当控制模块104接收到待充电设备13发送的第一无线充电请求指令，且电源提供装置11的类型为第一类型或第二类型时，请求电源提供装置11工作于第一充电模式，即提高电源提供装置11的输出电压。
通过上述控制流程，可以使待充电设备13在开始进行无线充电后，快速进入第一无线充电模式(即快速无线充电模式)，从而加快待充电设备13的充电速度。
在无线充电过程中，控制模块104还会在第一无线充电模式下，周期检测当前是否发生退出第一无线充电模式的情况。当检测到发生退出第一无线充电模式的情况时，调整当前的无线充电模式为第二无线充电模式。
在一些实施例中，退出第一无线充电模式的情况例如可以包括：接收到连接断开信号(如通过图3所示的IDT_connnect引脚发送的、被置为低电平的信号)、待充电设备13的电池被充满(如待充电设备13可以通过第二控制模块135将当前电池的电量反馈给控制模块104，从而使控制模块104获得电池被充满的信息)及待充电设备13的充电电流(该充电电流例如可以为由待充电设备13通过与控制模块104的通信反馈的电池的充电电流，或者也可以为无线发射电路108的输出电流)小于预设的第二电流值中的至少一种。
控制模块104周期性地检测是否接收到连接断开信号，接收到该信号，说明待充电设备13已经断开与无线充电装置10之间的无线连接或者被从无线充电装置10上移除了，此时恢复无线充电装置10为标准的无线充电模式，也即当接收到该连接断开信号时，认为发生退出第一无线充电模式的情况。
控制模块104通过与电源提供装置11通信，来确定电源提供装置的类型。在一些实施例中，在无线充电装置10与电源提供装置11之间通过电缆连接后，控制模块104检测充电接口102当前的端口类型是否为标准下行端口(SDP)。控制模块104例如可以通过BC1.2识别协议来确定当前端口类型是否为SDP，这种端口的D+和D-线上具有预设阻值(如15kΩ)的下拉电阻，挂起时的限流值例如可以为2.5mA，连接时的限流值例如可以为100mA，连接并配置为较高功率时的限流值例如可以为500mA。如果当前端口类型为SDP，则说明与无线充电装置10连接的电源提供装置11为电脑等电子设备，而非电源适配器或移动电源等设备。而当检测到当前端口类型不为标准下行端口时，参考图3，打开负载110，例如控制模块104通过vooc_act引脚向负载110发送负载控制信号来加载负载110。同时，控制模块104向电源提供装置11发送第一充电模式请求，并等待电源提供装置11返回的第一充电模式响应。如果控制模块104在预设的时间(如1秒钟)内检测到电源提供装置返回的第一充电模式响应，则根据电源提供装置11发送的数据帧的信息头确定电源提供装置11的类型为第一类型或第二类型。例如，如果接收到的数据帧的信息头被设置为101，则确定电源提供装置11的类型为第二类型；如果接收到的数据帧的信息头被设置为100，则确定电源提供装置11的类型为第一类型。如果控制模块104没有在预设时间内检测到第一充电模式响应，则确定电源提供装置11的类型为第三类型。
在一些实施例中，第一充电模式请求例如可以包括：请求电源提供装置11提供大于预设第一电流值(例如可以为200mA)的输出电流且向电源提供装置11发送预设第一数量(例如可以为30个)的方波信号。
在一些实施例中，第二充电模式响应例如可以包括：负载110上的电流大于上述的预设第一电流值(如上述的200mA)且接收到大于预设第二数量(例如可以为19个)的上升沿中断信号。
此外，如图1及图3所示，无线充电装置10还可以包括电压转换模块106，在实际应用中，其例如可以被实施为Booster调压器。控制模块104例如可以通过如图3所示的两个引脚DAC及Booster_en向电压转换模块106发送指令。
电压转换模块106还与充电接口102及无线发射电路108分别电连接，也即电压转换模块106连接于充电接口102与无线发射电路108之间。电压转换模块106在第一无线充电模式下，通过控制模块104发送的第二使能信号(如通过图3所示的Booster_en引脚发送的使能信号)而启动；用于根据控制模块104发送的电压调整信号(如通过图3所示的DAC引脚发送的信号)调整提供给无线发射电路108的输出电压。而如果无线充电装置10退出第一无线充电模式，则控制模块104会生成复位信号(如通过图3所示的Booster_en引脚发送)，关闭电压转换模块106。
为了确定电压转换模块106的输出电压调整值，控制模块104还用于周期地检测待充电设备13反馈的电压调整值，根据该电压调整值，确定无线发射电路108输出电压的调整值，并通过电压调整信号发送给电压转换模块106。
在一些实施例中，待充电设备13反馈的电压调整值例如可以为待充电设备13检测的当前充电阶段对应的目标输出电压值Vtarget与待充电设备13的无线接收电路131的实际输出电压值Vact之差(CEP)。
当前充电阶段例如可以为涓流充电阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段及补充充电阶段。在涓流充电阶段，先对完全放电的电池进行预充电(即恢复性充电)，涓流充电电流通常是恒流充电电流的十分之一，当电池电压上升到涓流充电电压阈值以上时，提高充电电流进入恒流充电阶段；在恒流充电阶段，以恒定电流对电池进行充电，充电电压快速上升，当充电电压达到电池所预期的充电电压阈值时转入恒压充电阶段；在恒压充电阶段，以恒定电压对电池进行充电，充电电流逐渐减小，当充电电流降低至设定的电流阈值时(该电流阈值通常为恒流充电阶段充电电流数值的数十分之一或者更低，可选地，该电流阈值可为数十毫安或更低)，电池被充满电。电池被充满电后，由于电池自放电的影响，会产生部分电流损耗，此时转入补充充电阶段。在补充充电阶段，充电电流很小，仅仅为了保证电池在满电量状态。
下面结合图2，具体说明待充电设备13如何检测无线接收电路131的实际输出电压值Vact。
待充电设备13包括：无线接收电路131、第一电压转换电路132、电池133、第一充电通道134、第二控制模块135及检测电路136。
其中，无线接收电路131用于接收无线发射电路108发射的电磁信号(或电磁波)，并将该电磁信号(或电磁波)转换成无线接收电路131输出的直流电。例如，无线接收电路131可以包括：接收线圈或接收天线及与该接收线圈或接收天线相连的整流电路和/或滤波电路等整形电路。无线接收电路131通过接收线圈或接收天线将无线发射电路108发射的电磁信号(或电磁波)转换成交流电，通过整形电路对该交流电进行整流和/或滤波等操作，从而将该交流电转换成稳定的直流电，以为电池133充电。
需要说明的是，本发明实施例对整形电路的具体形式以及整形电路整形之后得到的无线接收电路131的输出电压和输出电流的形式不做具体限定。
电池133可包括单电芯或多电芯。电池133包括多电芯时，该多个电芯之间可为串联关系。由此，电池133可承受的充电电压为多个电芯可承受的充电电压之和，可提高充电速度，减少充电发热。
例如，以待充电设备13为手机为例，当待充电设备13的电池133包括单电芯时，内部的单节电芯的电压一般在3.0V～4.35V之间。而当待充电设备13的电池133包括两节串联的电芯时，串联的两节电芯的总电压为6.0V-8.7V。由此，相比于单电芯，采用多节电芯串联时，无线接收电路131的输出电压可以提高。与单节电芯相比，达到同等的充电速度，多节电芯所需的充电电流约为单节电芯所需的充电电流的1/N(N为待充电设备13内的相互串联的电芯的数目)。换句话说，在保证同等充电速度(充电功率相同)的前提下，采用多节电芯的方案，可以降低充电电流的大小，从而减少待充电设备13在充电过程的发热量。另一方面，与单电芯方案相比，在充电电流保持相同的情况下，采用多电芯串联方案，可提高充电电压，从而提高充电速度。
检测电路136用于检测第一充电通道134上的电压值和/或电流值。第一充电通道134上的电压值和/或电流值可以指第一电压转换电路132与电池133之间电压值和/或电流值，即第一电压转换电路132的输出电压和/或输出电流，该输出电压和/或输出电流直接加载到电池133，以为电池133进行充电。或者，第一充电通道134上的电压值和/或电流值也可以指无线接收电路131与第一电压转换电路132之间的电压值和/或电流值，即无线接收电路131的输出电压值和/或电流值。
因此可以通过上述的检测电路136检测无线接收电路131的输出电压，也即无线接收电路131与第一电压转换电路132之间的电压值。
第二控制模块135例如可以通过独立的MCU实现，或者还可以通过待充电设备13内部的应用处理器(Application Processor，AP)实现。第二控制模块135用于与无线充电装置10中的控制模块104进行通信，从而将上述的差值CEP反馈给无线充电装置10中的控制模块104。待充电设备13与无线充电装置10之间的通信方式已经在上文中说明，在此不再赘述。
此外，在将当前无线充电模式调整为第二无线充电模式后，如上述，控制模块104还通过上述的第二使能信号关闭电压转换模块106。此外，通过与电源提供装置11的通信，复位电源提供装置，以使电源提供装置11的充电模式被置为第二充电模式，也即使得第一类型或第二类型的电源提供装置11退回到第二充电模式下工作，如提供5V/2.3A的电能。
根据本发明实施方式提供的无线充电装置，通过控制流程，可以快速协调待充电设备与电源提供装置之间充电模式的适配，使待充电设备可以快速地进入快速无线充电模式(如上述的第一无线充电模式)，加快待充电设备的充电速度；此外，在快速无线充电模式下，周期检测是否发生退出该快速无线充电模式的情况，一旦发生这些情况，立刻恢复到标准无线充电模式，以避免因输出大功率而产生电能浪费。
应清楚地理解，本发明描述了如何形成和使用特定示例，但本发明的原理不限于这些示例的任何细节。相反，基于本发明公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施方式。
需要注意的是，上述附图中所示的框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
下述为本发明方法实施例，可以应用于上述装置实施例中。对于本发明方法实施例中未披露的细节，请参照本发明装置实施例。
图4是根据一示例性实施方式示出的一种无线充电方法的流程图。
如图4所示的无线充电方法20，如可以应用于上述无线充电装置10中，具体地可以由无线充电装置10中的控制模块104执行。
参考图4，无线充电方法20包括：
在步骤S202中，通过无线充电装置中的充电接口与电源提供装置通信，确定电源提供装置的类型。
当接收到电源提供装置提供的电能时，通过向无线充电装置中的无线发射电路发送第一使能信号，启动该无线发射电路。
控制模块104还通过无线充电装置中的充电接口与电源提供装置通信，确定电源提供装置的类型。
在一些实施例中，电源提供装置的类型包括：第一类型、第二类型及第三类型，其中第一类型的电源提供装置的最大输出功率大于第二类型的电源提供装置的最大输出功率，第二类型的电源提供装置的最大输出功率大于第三类型的电源提供装置的最大输出功率。
第一类型的电源提供装置与第二类型的电源提供装置的充电模式包括：第一充电模式与第二充电模式，其中第一类型的电源提供装置与第二类型的电源提供装置在第一充电模式下的输出功率分别大于第一类型的电源提供装置与第二类型的电源提供装置在第二充电模式下的输出功率。
第三类型的电源提供装置的充电模式包括：第二充电模式。
在步骤S204中，通过无线充电装置中的无线发射电路与待充电设备通信，确定待采用的无线充电模式。
无线充电模式包括：第一无线充电模式和第二无线充电模式，无线发射电路在第一无线充电模式下的输出功率大于在第二无线充电模式下的输出功率。
在一些实施例中，为了保证无线充电模式与充电模式之间相匹配，方法20还包括：当接收到待充电设备发送的第一无线充电模式请求，且电源适配器的类型为第一类型或第二类型时，请求电源适配器工作于第一充电模式。其中，电源提供装置工作于第一充电模式时，其输出的电能的功率大于无线充电装置在第一无线充电模式下需要的充电功率。
在步骤S206中，当确定当前无线充电模式为第一无线充电模式时，周期检测是否发生退出第一无线充电模式的情况。
在步骤S208中，当检测到发生了退出第一无线充电模式的情况时，调整当前的无线充电模式为第二无线充电模式。
在一些实施例中，退出第一无线充电模式的情况包括：接收到连接断开信号、待充电设备的电池被充满及待充电设备的充电电流小于预设的第二电流值中的至少一种。
根据本发明实施方式提供的无线充电方法，通过控制流程，可以快速协调待充电设备与电源提供装置之间充电模式的适配，使待充电设备可以快速地进入快速无线充电模式(如上述的第一无线充电模式)，加快待充电设备的充电速度；此外，在快速无线充电模式下，周期检测是否发生退出该快速无线充电模式的情况，一旦发生这些情况，立刻恢复到标准无线充电模式，以避免因输出大功率而产生电能浪费。
图5是根据一示例性实施例示出的另一种无线充电方法的流程图。与如图4所示的无线充电方法20的不同之处在于，图5所示的无线充电方法进一步提供了如何通过无线充电装置中的充电接口确定电源提供装置类型的实施例。
参考图5，图4中所示的步骤S202进一步包括：
在步骤S2022中，检测充电接口的当前端口类型是否为标准下行端口。
在步骤S2024中，当检测到当前端口类型不为标准下行端口时，通过负载控制信号打开连接于电源提供装置与控制模块之间的负载，并向电源提供装置发送第一充电模式请求。
在一些实施例中，第一充电模式请求包括：请求电源提供装置提供大于预设第一电流值的输出电流且向电源提供装置发送预设第一数量的方波信号。
在步骤S2026中，当没有在预设时间内接收到电源提供装置发送的第一充电模式响应时，确定电源提供装置的类型为第三类型。
在一些实施例中，第一充电模式响应包括：负载的电流大于预设第一电流值且接收到大于预设第二数量的上升沿中断信号。
在步骤S2028中，当在预设时间内接收到第一充电模式响应时，根据接收到的电源提供装置发送的数据帧的信息头确定电源提供装置的类型为第一类型或第二类型。
图6是根据一示例性实施例示出的再一种无线充电方法的流程图。与图4所示的方法20不同之处在于，图6所示的方法进一步提供了在第一无线充电模式下，如何开启电压转换模块，以及如何通过电压转换模块根据待充电设备的反馈调整无线发射电路的输出电压的方法。
参考图6，在方法20的基础上，方法30还可以进一步包括：
在步骤S302中，当确定当前的无线充电模式为第一无线充电模式时，通过向无线充电装置中的电压转换模块发送第二使能信号，启动电压转换模块。
在步骤S304中，周期地通过无线发射电路接收待充电设备反馈的电压调整值。
在步骤S306中，根据电压调整值，确定需要调整的输出电压。
在步骤S308中，将需要调整的输出电压通过电压调整信号发送给电压转换模块。
在一些实施例中，方法30还可以包括：在调整当前的无线充电模式为第二无线充电模式后，通过第二使能信号关闭电压转换模块，并通过与电源提供装置通信，复位电源提供装置，以使电源提供装置的充电模式被设置为第二充电模式。
此外，需要注意的是，上述附图仅是根据本发明示例性实施方式的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应可理解的是，本发明不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (15)

1.一种无线充电装置，其特征在于，包括：
充电接口；
无线发射电路，用于将通过所述充电接口接收的、电源提供装置输出的电能转换为电磁信号进行发射，以为待充电设备进行无线充电；以及
控制模块，分别与所述充电接口和所述无线发射电路电连接，用于通过所述无线发射电路与所述待充电设备通信，确定待采用的无线充电模式；
其中，所述无线充电模式包括：第一无线充电模式和第二无线充电模式，所述无线发射电路在所述第一无线充电模式下的输出功率大于在所述第二无线充电模式下的输出功率；
其中，所述控制模块还用于在所述第一无线充电模式下，周期检测是否发生退出所述第一无线充电模式的情况；当检测到发生了退出所述第一无线充电模式的情况时，调整当前的所述无线充电模式为所述第二无线充电模式；
所述控制模块还用于当接收到所述待充电设备发送的第一无线充电模式请求，且所述电源提供装置的类型为第一类型或第二类型时，请求所述电源提供装置工作于第一充电模式；
其中，所述第一类型的电源提供装置的最大输出功率大于所述第二类型的电源提供装置的最大输出功率；所述电源提供装置工作于所述第一充电模式时，其输出的电能的功率大于或等于所述第一无线充电模式需要的充电功率；
所述控制模块还用于检测所述充电接口的当前端口类型是否为标准下行端口；当检测到所述当前端口类型不为所述标准下行端口时，通过负载控制信号打开连接于所述电源提供装置与所述控制模块之间的负载，并向所述电源提供装置发送第一充电模式请求；当没有在预设时间内接收到所述电源提供装置发送的第一充电模式响应时，确定所述电源提供装置的类型为第三类型；当在所述预设时间内接收到所述第一充电模式响应时，根据接收到的所述电源提供装置发送的数据帧的信息头确定所述电源提供装置的类型为所述第一类型或所述第二类型；
其中，所述第一类型的电源提供装置与所述第二类型的电源提供装置的最大输出功率均大于所述第三类型的电源提供装置的最大输出功率。
2.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述第一充电模式请求包括：请求所述电源提供装置提供大于预设第一电流值的输出电流且向所述电源提供装置发送预设第一数量的方波信号。
3.根据权利要求2所述的无线充电装置，其特征在于，所述第一充电模式响应包括：所述负载的电流大于所述预设第一电流值且接收到大于预设第二数量的上升沿中断信号。
4.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，还包括：电压转换模块，分别与所述无线发射电路、所述控制模块及所述充电接口电连接；在所述第一无线充电模式下，所述电压转换模块通过所述控制模块发送的第二使能信号而启动；所述电压转换模块用于根据所述控制模块发送的电压调整信号调整提供给所述无线发射电路的输出电压。
5.根据权利要求4所述的无线充电装置，其特征在于，所述控制模块还用于周期地通过所述无线发射电路接收所述待充电设备反馈的电压调整值；根据所述电压调整值，确定需要调整的输出电压；将所述需要调整的输出电压通过所述电压调整信号发送给所述电压转换模块。
6.根据权利要求4所述的无线充电装置，其特征在于，所述控制模块还用于在调整当前的所述无线充电模式为所述第二无线充电模式后，通过所述第二使能信号关闭所述电压转换模块，并通过与所述电源提供装置通信，复位所述电源提供装置，以使所述电源提供装置的充电模式被设置为第二充电模式。
7.根据权利要求1-6任一项所述的无线充电装置，其特征在于，退出所述第一无线充电模式的情况包括以下至少一种：接收到连接断开信号、所述待充电设备的电池被充满及所述待充电设备的充电电流小于预设的第二电流值。
8.一种无线充电方法，应用于无线充电装置，其特征在于，包括：
通过所述无线充电装置中的充电接口与电源提供装置通信，确定所述电源提供装置的类型；通过所述无线充电装置中的无线发射电路与待充电设备通信，确定待采用的无线充电模式，所述无线充电模式包括：第一无线充电模式和第二无线充电模式，所述无线发射电路在所述第一无线充电模式下的输出功率大于在所述第二无线充电模式下的输出功率；
当确定当前无线充电模式为所述第一无线充电模式时，周期检测是否发生退出所述第一无线充电模式的情况；以及
当检测到发生了退出所述第一无线充电模式的情况时，调整当前的所述无线充电模式为所述第二无线充电模式；
当接收到所述待充电设备发送的第一无线充电模式请求，且所述电源提供装置的类型为第一类型或第二类型时，请求所述电源提供装置工作于第一充电模式；
其中，所述第一类型的电源提供装置的最大输出功率大于所述第二类型的电源提供装置的最大输出功率；所述电源提供装置工作于所述第一充电模式时，其输出的电能的功率大于或等于所述第一无线充电模式需要的充电功率；
通过所述无线充电装置中的充电接口与所述电源提供装置通信，确定所述电源提供装置的类型还包括：
检测所述充电接口的当前端口类型是否为标准下行端口；
当检测到所述当前端口类型不为所述标准下行端口时，通过负载控制信号打开连接于所述电源提供装置与控制模块之间的负载，并向所述电源提供装置发送第一充电模式请求；
当没有在预设时间内接收到所述电源提供装置发送的第一充电模式响应时，确定所述电源提供装置的类型为第三类型；以及
当在所述预设时间内接收到所述第一充电模式响应时，根据接收到的所述电源提供装置发送的数据帧的信息头确定所述电源提供装置的类型为所述第一类型或所述第二类型；
其中，所述第一类型的电源提供装置与所述第二类型的电源提供装置的最大输出功率均大于所述第三类型的电源提供装置的最大输出功率。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一充电模式请求包括：请求所述电源提供装置提供大于预设第一电流值的输出电流且向所述电源提供装置发送预设第一数量的方波信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一充电模式响应包括：所述负载的电流大于所述预设第一电流值且接收到大于预设第二数量的上升沿中断信号。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
当确定当前的无线充电模式为所述第一无线充电模式时，通过向所述无线充电装置中的电压转换模块发送第二使能信号，启动所述电压转换模块。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
周期地通过所述无线发射电路接收所述待充电设备反馈的电压调整值；
根据所述电压调整值，确定需要调整的输出电压；以及
将所述需要调整的输出电压通过所述电压调整信号发送给所述电压转换模块。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
在调整当前的所述无线充电模式为所述第二无线充电模式后，通过所述第二使能信号关闭所述电压转换模块，并通过与所述电源提供装置通信，复位所述电源提供装置，以使所述电源提供装置的充电模式被设置为第二充电模式。
14.根据权利要求8-13任一项所述的方法，其特征在于，退出所述第一无线充电模式的情况包括以下至少一种：接收到连接断开信号、所述待充电设备的电池被充满及所述待充电设备的充电电流小于预设的第二电流值。
15.一种无线充电系统，其特征在于，包括：根据权利要求1-7任一项所述的无线充电装置、待充电设备及电源提供装置；其中，所述无线充电装置用于将输入的电能转换成电磁信号进行发射，为所述待充电设备进行无线充电；所述电源提供装置用于为所述无线充电装置提供所述输入的电能。
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